龙芯处理器IP核的FPGA验证平台设计

3、 VxWorks实时操作系统
本文所设计的SoC硬件平台上，最终将运行Vx－Works操作系统，作为此次嵌入式SoC硬件平台设计的软件需求和最终的验证目标。VxWorks是一个具有可伸缩、可裁减、高可靠性，同时适用于所有流行CPU平台的实时操作系统㈣。可伸缩性指VxWorks提供了超过1 800个应用编程接口（API）供用户自行选择使用；可裁减性指用户可以根据自己的应用需要对VxWorks进行配置，产生具有不同功能集的操作系统映像；可靠性指VxWorks可以提供非常安全的操作系统平台。VxWorks的基本构成组件包括BSP（Board Support Package）、微内核Wind、网络系统、文件系统及I／0系统。本文测试更关注于BSP、Wind以及I／O组件。BSP中包括硬件环境中CPU的初始化及系统各项硬件资源的安装和配置，如RAM、Clock、网络接口、中断控制器等。微内核Wind是Win￣dRiver公司自行开发的一种嵌人式操作系统内核，该内核具有标准的嵌人式实时操作系统的基本特征。
　　 4、验证平台的检验

将已经成熟的AMBA总线IP核的Verilog代码通过Synplify综合，利用Altera公司的QUARTUS Ⅱ软件作布局布线，烧人Cyclone Ⅱ EP2C70，再用同样的方式将新开发的EMI IP核的Verilog代码烧入该FPGA，将其中的SDRAM控制器作为验证示例，选取其中最简单的访问方式来验证该平台能否使用。上电后，首先要对所有内存区（bank）预充电，经8个自刷新周期后需要设置访问模式，即编程模式寄存器。以上三个过程要求如下：
（1）预充电命令的发出要求：在时钟周期的上升沿处，CS、RAS、WE为低，CAS为高。
（2）自刷新命令的发出要求：在时钟周期的上升沿处，CS、RAS、CAS 禾口CKE保持低，WE为高。
（3）模式寄存器的激活：在时钟的上升沿处，RAS、CAS、CS和WE为低。
当要验证各个IP模块（包括［NT中断控制器、DMA控制器、LCD控制器和AC97控制器等）之间的协同工作时，烧入的代码较多，占用的FPGA资源也较多，再加上需要实时运行，例如播放PM3实时解码过程中，时钟至少要求60 MHz，需要工作的IP核有总线、DMA控制器、INT中断控制器、AC97控制器等，因此在这种情况下，最好使用Multi PointSynthesis的综合流程和Timing driv－en的综合与优化策略，并使用Logic一lock约束技术和人工干预布局布线，以达到预期目的。使用该平台对所开发的SoC的各个模块进行了验证，并在lO MHz～70 MHz条件下与代码前（后）仿真结果和SoC实测结果进行了比较，发现该FPGA验证平台在多模块、高速情况下，性能有所下降，如图6所示，需进一步提高综合和布局布线技术。

图6各模块实验验证结果比较
本文设计了基于国产龙芯I号处理器IP核的SoC的FPGA验证平台，介绍了怎样利用该平台进行软硬件协同设计、SoC系统移植、IP核验证和运行实时操作系统。在电压设计、模块选用甚至处理器核的选用方面都考虑了升级扩展技术，可为其他SoC的验证所借鉴。验证结果表明，基于龙芯I号CPU IP核的SoC可成功运行Linux嵌入式程序及VxWorks。